Calorimetria – resolvendo de cabeça: Resolução
Prof. Vogt
1. C
Quando dois ou mais corpos recebem ou perdem a mesma
quantidade de calor, o corpo de menor capacidade térmica sofre a
maior variação de temperatura.
2. A capacidade térmica da água (Cágua = 200 . 1 = 200cal/oC) é 4
vezes maior que a capacidade térmica do bloco (Cbloco = 500 . 0,1 =
50cal/oC). Assim, a variação de temperatura do bloco será 4 vezes
maior que a da água (em módulo). O intervalo entre a maior
temperatura e a menor temperatura é de 150ºC (160 – 10 = 150ºC),
que corresponde a 5 T (1 T da água e 4 T do bloco). Assim, T
= 30ºC. Como a água irá variar 1 T (1.30 = 30ºC) para cima, ela
atingirá temperatura final de 40ºC (10 + 30 = 40ºC). O bloco irá
variar 4 T (4.30 =120ºC) para baixo, atingindo a temperatura final
de 40ºC (160 – 120 = 40ºC).
3. A capacidade térmica do leite (Cleite = 500 . 0,8 = 400cal/oC) é 2
vezes maior que a capacidade térmica do café (Ccafé = 200 . 1 =
200cal/oC). Assim, a variação de temperatura do café será 2 vezes
maior que a do leite (em módulo). O intervalo entre a maior
temperatura e a menor temperatura é de 75ºC (95 – 20 = 75ºC), que
corresponde a 3 T (2 T do café e 1 T do leite). Assim, T =
25ºC. Como o leite irá variar 1 T (1.25 = 25ºC) para cima, ele
atingirá temperatura final de 45ºC (20 + 25 = 45ºC). O bloco irá
variar 2 T (2.25 =50ºC) para baixo, atingindo a temperatura final de
45ºC (95 – 45 = 40ºC).
4. A variação de temperatura da água é (em módulo) (60-50 = 10ºC)
igual a variação de temperatura do bloco de alumínio (em módulo)
(50-40 = 10ºC). Assim, temos que as capacidades térmicas da água
e do bloco de alumínio são iguais. Como a capacidade térmica da
água é 20 cal/oC (C = m.c = 20 . 1 = 20 cal/oC), a capacidade
térmica do bloco também será 20cal/oC. Portanto o calor específico
do alumínio será 0,2 cal/g.oC (C = m.c  20 = 100.c  c = 0,2
cal/goC).
5. A variação de temperatura da água é 30ºC (em módulo) (50-20 =
30ºC) e a variação de temperatura das pedras é 240ºC(em módulo)
(290 – 50 = 240ºC). Ou seja, a variação de temperatura das pedras
é 8 vezes maior que a variação de temperatura da água. Como
consequência, a capacidade térmica da água terá que ser 8 vezes a
capacidade térmica das pedras. Como a capacidade térmica da
água é 700 cal/oC (C = m.c = 700 . 1 = 700 cal/oC), a capacidade
térmica do bloco será 87,5cal/oC. Portanto o calor específico do das
pedras será 0,436 cal/g.oC (C = m.c  87,5 = 200.c  c = 0,436
cal/goC).
6. A variação de temperatura da água é 10ºC (em módulo) (20-10 =
10ºC) e a variação temperatura da liga metálica é 80ºC (em módulo)
(100 – 20 = 80ºC). Ou seja, a variação de temperatura da liga
metálica é 8 vezes maior que a variação de temperatura da água.
Como consequência, a capacidade térmica da água terá que ser 8
vezes a capacidade térmica da liga metálica. Como a capacidade
térmica da água é 400 cal/oC (C = m.c = 400 . 1 = 400 cal/oC), a
capacidade térmica do bloco será 50cal/oC. Portanto o calor
específico do das pedras será 0,2 cal/g.oC (C = m.c  50 = 250.c
 c = 0,2 cal/goC).
7. Podemos juntar o recipiente com a água pegando-se o
equivalente em água do recipiente (que é 50g de água). Assim, o
recipiente + água equivale a 400g de água a 15ºC. A capacidade
térmica da água (Cágua = 400 . 1 = 400cal/oC) é 20 vezes maior que a
capacidade térmica da esfera (Cesfera = 100 . 0,2 = 20cal/oC). Assim,
a variação de temperatura da esfera será 20 vezes maior que a da
água (em módulo). O intervalo entre a maior temperatura e a menor
temperatura é de 105ºC (120 – 15 = 105ºC), que corresponde a 21
T (1 T da água e 20 T da esfera). Assim, T = 5ºC. Como a
água irá variar 1 T (1.5 = 5ºC) para cima, ela atingirá temperatura
final de 20ºC (15 + 5 = 20ºC). O bloco irá variar 21 T (20.5 =100ºC)
para baixo, atingindo a temperatura final de 20ºC (120 – 100 =
20ºC).
8. Primeira parte: os recipientes sobre a placa.
A variação de temperatura do líquido A é 20ºC (40-20 = 20ºC) e a
variação de temperatura do líquido B é 60ºC (80-20 = 60ºC). Assim,
a variação de temperatura do líquido B é 3 vezes maior que a do
líquido A.
Segunda parte: troca de calor entre os líquidos – sistema isolado.
Quando se misturam os dois líquidos, a relação entre as variações
de temperatura serão as mesmas em módulo. Assim, o líquido B irá
variar 3 T para baixo e o líquido A 1 T para cima. Como o líquido
B está 80ºC e a líquido A a 40ºC, o intervalo entre a maior e a menor
temperatura é de 40ºC que corresponde a 4 T (3 T do líquido B e
1 T do líquido A). Portanto T = 10ºC. Assim, a temperatura do
líquido B desce 30ºC, indo de 80ºC para 50ºC e a temperatura do
líquido A sobre 10ºC, indo de 40ºC para 50ºC. Resposta B.